[发明专利]一种高强度低绝热温升混凝土及其绝热温升值的分析方法

说明书

本发明涉及混凝土技术领域，具体涉及到一种高强度低绝热温升混凝土及其绝热温升值的分析方法。硅粉可提高混凝土强度、耐久性等性能，但硅粉对混凝土绝热温升的影响并不清晰，相关文献在硅粉对混凝土发热量影响上甚至总结出相反的结论。为探讨其影响，本研究配制了15组不同水胶比、不同硅粉掺量的硅粉混凝土配比试样作半绝热温升值测量，并通过热补偿法获得绝热温升值。结果证明硅粉能降低混凝土绝热温升量，并能在相同强度要求情况下显著降低绝热温升值。基于硅粉混凝土绝热温升值结果，本研究通过回归分析获得绝热温升值预测式，并绘制了硅粉混凝土绝热温升值设计图。

技术领域

本发明涉及混凝土技术领域，具体涉及到一种高强度低绝热温升混凝土及其绝热温升值的分析方法。

背景技术

水利工程中往往需要浇筑大坝等超大体积混凝土，而控制大体积混凝土水化温升引致的早期开裂是水利工程设计与施工的主要难题之一。这是由于新拌混凝土在凝结硬化过程中胶凝材料与水会发生水化反应并产生大量的水化热。由于水利工程中大体积混凝土散热速度慢，随着水化热的逐渐积累，新拌混凝土的温度将迅速上升。而在温度上升同时，胶凝材料逐渐凝结硬化。随后在胶凝材料水化反应基本结束后，混凝土逐渐冷却并产生显著收缩。该冷却收缩会导致已硬化的混凝土产生拉应力，若拉应力超过混凝土抗拉能力将引致混凝土开裂。目前解决大体积混凝土早期开裂问题主要有以下四方面方法：(1)从水化热过高积累的源头出发，减少新拌混凝土的绝热温升量，例如降低水泥与用水量，掺粉煤灰、高炉矿渣、硅粉等矿物掺合料置换部分水泥；(2)尽可能降低预拌混凝土入模温度，例如用经降温甚至冰冻处理的骨料、用冰块代替水来配制混凝土；(3)延长混凝土凝结硬化前的散热时间和增加散热量，例如预埋散热水管并通过循环流动水带走热量、掺加石膏于水泥中、掺加缓凝剂；(4)减少混凝土收缩导致的影响，例如设置后浇带、温度变形伸缩缝等。然而，方法(2)效果相对有限，若单一采用成效不彰；方法(3)和(4)会延缓工程进度，除依据设计所包含的措施外，施工单位并不建议采用。因此，最优策略为方法(1)从根源上降低新拌混凝土的绝热温升。

为降低新拌混凝土的绝热温升，最常用方法为掺加矿物掺合料置换部分水泥，其中硅粉为配制高性能混凝土的常用掺合料。硅粉是工业生产硅及硅铁的副产品，SiO₂含量高达95％以上，颗粒大小在0.1-0.2微米之间，能与水泥水化产物Ca(OH)₂发生火山灰反应进一步生成C-S-H凝胶使混凝土微观结构更致密。虽然硅粉已广泛用于高强度混凝土和高强度自密实混凝土，然而，在硅粉对混凝土温升影响的研究上，不同学者甚至得出了相反的结论。硅粉对混凝土发热量的影响还未探明，亦缺乏硅粉混凝土温升设计规范。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的第一方面提供了一种高强度低绝热温升混凝土，其制备原料包括水泥、水、硅粉；所述硅粉的重量占所述水泥和硅粉混合物重量的0～15wt％。

作为一种优选的技术方案，所述硅粉的重量占所述水泥和硅粉混合物重量的5～10wt％。

作为一种优选的技术方案，所述混凝土中所述水的用量满足水胶比为1：(0.20～0.50)。

作为一种优选的技术方案，所述水胶比为1：(0.20～0.32)。

作为一种优选的技术方案，混凝土中所述水的用量满足水胶比为1：(0.20～0.25)。

作为一种优选的技术方案，其制备原料还包括骨料；所述骨料占混凝土中的体积比为40～70％。

作为一种优选的技术方案，所述骨料包括粗骨料和细骨料；所述粗骨料与细骨料的重量比例为(3：2)～(2：3)。

本发明的第二个方面提供了如上所述高强度低绝热温升混凝土的绝热温升值的分析方法，分别测出混凝土制备原料中的水重量W、水泥重量C、硅粉重量S，然后算出水泥重量和硅粉重量之和的胶凝材料重量B，最后根据如下公式计算得到绝热温升值ΔT：